TransDIB - Entwicklung und Transfer von kosteneffizienten, nachhaltigen und sicheren Dual-Ionen-Batterien für stationäre Energiespeicherlösungen

Abstract

Das Verbundprojekt "TransDIB" adressierte eine zentrale Herausforderung der Energiewende: den Mangel an preisgünstigen, sicheren und nachhaltigen stationären Energiespeichern. Im Fokus stand die Weiterentwicklung der Dual-Ionen-Batterie (DIB), einer Zelltechnologie, die ohne kritische Übergangsmetalle wie Kobalt oder Nickel auskommt und stattdessen auf Graphit als aktivem Material in beiden Elektroden basiert. Zum Projektstart knüpfte das Vorhaben an Vorarbeiten der TU Dresden und WWU Münster an, die das Potenzial von Graphit für hohe Spannungen (bis 5,2 V) und schnelle Laderaten für die DIB-Technologie wissenschaftlich aufgezeigt hatten. Um mögliche Herausforderungen, die bei der Herstellung der DIB-Pouchzellen entstehen können (wie Elektrodenvolumenausdehnung, Gasbildung und Korrosion des Stromableiters) zu bewältigen, wurde ein umfassendes Screening von Materialien durchgeführt, wie z.B. zu unterschiedlichen Bindern und Zusätzen für die Elektrodenherstellung. Eines dieser Materialien war Graphen. Das technische Haupthindernis war hierbei das "Graphen-Paradoxon": Die Inkompatibilität von hoher Materialqualität und einfacher industrieller Verarbeitbarkeit. Sixonia brachte hierfür ein weltweit einzigartiges, patentiertes Verfahren zur elektrochemischen Exfolierung von Graphit in Wasser ein, um maßgeschneiderte „eGraphene“ für DIB-Elektroden bereitzustellen.